[实用新型]一种三电平功率变换电路

说明书

本实用新型公开了一种三电平功率变换电路，三电平功率变换电路包括Boost升压电路，Boost升压电路包括电感L1、二极管D3、二极管D4、开关管Q1、开关管Q2、飞跨电容Cf，还包括并联在二极管D4两端的电压钳位电路，电压钳位电路包括电容C2和开关S1，电容C2和开关S1串联连接。本实用新型可以给没有输入的Boost电路中飞跨电容Cf充电，降低二极管D4的电压应力；且该电压钳位电路中的电容C2容值大小可以根据飞跨电容Cf容值，输入电容C1容值、所选二极管D4允许的电压应力进行调整，非常灵活。

技术领域

本实用新型涉及一种三电平功率变换电路，属于新能源并网发电技术领域。

背景技术

太阳能光伏并网发电系统是有效利用新能源的重要手段之一，作为一种可持续发展且高效无污染的绿色能源，太阳能并网发电越来越受到重视，随着各国政府对新能源利用的重视和鼓励，这种发电方式在实际应用中也越来越普遍。

光伏逆变器是太阳能光伏并网发电系统的重要组成部分，而通常光伏逆变器又包括DC/DC和DC/AC两部分，其中DC/DC不仅可以稳定后级母线电压，还可以提高逆变器输入电压的工作范围，提高最大功率点跟踪效率，从而提高光伏逆变器的发电量，所以DC/DC对于光伏逆变器的性能、效率有至关重要的作用。

Boost升压电路控制简单，被广泛用到光伏逆变器的DC/DC侧，对于低压系统，两电平Boost可以满足耐压要求，然而，当Boost电路的输入电压较高时， Boost电路中的单个开关管及二极管的电压应力有限，因此需要采用两只开关管串联、两只二极管串联，自然演变成三电平Boost电路，目前三电平升压电路主要包括对称Boost三电平和飞跨电容三电平，其中飞跨电容三电平，在多路Boost 并联工作时，可以直接实现多路Boost输入及输出共负极(或共正极)，输出端并联在一起(光伏领域一般称之为母线电压)，两开关管交替导通可以实现电流倍频，没有对称Boost三电平存在的对地共模电流大的问题，所以在光伏领域，此特点使飞跨电容三电平升压比对称Boost三电平升压，在降低系统成本、提高效率等方面更有优势。

然而，在实际运用中，当多路飞跨电容Boost电路并联工作时，因为多路 Boost电路的上电时间有先后，或者某一路Boost电路根本没有连接电池板，这样先上电的Boost电路会建立起母线电压，而后上电的或没有连接电池板的 Boost电路，此时它的输入端电压及飞跨电容电压基本为零，如图1所示，这时候电路中的二极管D4就会承受整个母线电压，有过压击穿损坏的风险，又回到了两电平面临的难题，二极管耐压有限，不利于选型，违背了两颗二极管串联的初衷。

为了解决上述问题，即多路飞跨电容Boost电路并联时，后上电的Boost电路中升压二极管D4承受整个母线电压的问题，现有技术一般采取三种解决办法：

一是再增加一颗二极管与D4串联，共同承受整个母线电压。虽然再增加的串联二极管可以解决所述问题，但在Boost正常工作时，再串联的二极管也会有与二极管D4一样的大电流，因此损耗增加，成本增加，Boost升压效率降低；

二是在上电时刻前切断二极管D4所组成的回路，让二极管D4的阳极端处于高阻态，这样也可以解决所述的问题，但是用于切断回路的器件，不管是机械开关，还是半导体开关，又或者二极管等，与办法一问题类似，在Boost正常工作时，都需要闭合，再串联的开关也会流过大电流，因此也会增加损耗，增加成本， Boost升压效率降低问题；

三是取母线电压的一半，用二极管或开关连接到二极管D4阳极，用一半的母线电位来钳住二极管D4的阳极，也可以解决所述问题，但是当半母线电压严重不均，压差过大时，二极管D4的耐压风险就会有大的增加。Boost正常工作时，当下管Q2开通时，增加的二极管，与Cf，Q2及半母线电压组成了低阻抗电流回路，有非常大的尖峰电流，影响系统的可靠性。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：如何避免Boost电路后上电或不上电时二极管存在过压击穿损坏风险的问题。